最火食品包装复合材料结构设计研究二

食品包装复合材料结构设计研究(二)

对水蒸气渗透情况比较特殊，允许最大渗透量的计算相当不同，由于获得或失去水分的任何一种产品，水分含量是相对湿度或水分活性的函数，因此我们可以获得吸附等温线。在给定温度条件下，产品吸湿等温线显示获得了水分（见图1），而产品解吸等温线显示失去了水分。产品中湿度的存在促进了水解反应、微生物和细菌的生长和色、香、味等感官性能的丢失等。通过计算允许水蒸气的最大透过量，确保给定的货架寿命，如（3）式所示[3]：

图1 典型的产品吸湿等温曲线

（注：食品的水分活性是指在特定温度压力下，食品绝对含水量6.MTSJBW-CD微机控制超低温冲击实验机的摆锤3维设计与饱和含水量之比，所以任何温度水分活性总是介于0~1.0之间（相当于相对湿度）。该含水量指的是食品的结合水（结晶水的形态），以前计算食品水分含水量的方式是将食品进行干燥比较其重量,最近采用热力学的方法，用水分活性的观点比较合理。）

式中，：允许的水蒸气最大渗透量，单位：g/(m2·天·atm)

me：在内外水分均衡更换测力活塞上的皮带时的产品的含水量，单位：g水分/g产品

mi：产品初始的水分含量，单位：g水分/g产品

mc：产品的临界水分，单位：g水分/g产品

A：接触空气的包装表面积，单位：m2

W产品：产品重量，单位：g

Pv：蒸汽压，单位：atm

b：mc与mi之间的吸湿或解吸特性曲线的斜率，单位：g水分/g产品

θ：货架寿命，单位：天

2．2确定塑料多层结构的渗透性

如果给定的产品（食品或饮料）必须防潮或防气体渗透，开发的塑料包装必须满足下列形式的阻隔条件：

≤ （4）

式中：：对某种气体或水蒸气i，多层结构的复合薄膜总的渗透量

：对于某种气体或水蒸气i，产品的允许最大渗透量

塑料材料本身的大分子结构不同，对于不同的气体或水蒸气，在不同的温度和相对湿度下，每一种塑料表现出不同的阻隔性能。因此，多层复合包装要求不同塑料的各层（极性和非极性）都要满足要求的阻隔条件。极性塑料材料通常是良好的气体阻隔材料，而非极性塑料材料通常对水蒸气有良好的阻隔性。多层结构的总渗透量的计算由方程5定义，在这个方程中，下标i与透过伴随着当代飞机设计制造对飞行性能、有效载荷、燃油消耗、服役寿命及安全可靠性要求的不断提升多层塑料薄膜的气体或水蒸气有关[3]。

式中：n：复合薄膜的层数

Xj：第j层薄膜的厚度，单位：μm

Pj：第j层薄膜的渗透系数，单位：ml ·μm /(m2·天·atm)

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